Erfassung und Bewertung der Einzelung von Feinstsämereien in Einzelkornsägeräten

Abstract

Die Wertschöpfung von Arzneipflanzen auf dem deutschen Markt als Humanphytopharmazeutika ist sehr hoch und wird größtenteils durch Importe aus dem Ausland gedeckt. Die importiere Ware hat gegenüber der heimischen einen Preisvorteil. Dieser wird jedoch für qualitativ hochwertige und gut dokumentierte Ware geringer. <br /> Ein sehr wichtiger Aspekt am Anfang der Wertschöpfungskette des Anbaues bis hin zur Vermarktung von Arzneipflanzen und den aus diesen gewonnenen Produkten ist die Bestandesetablierung mit der der Grundstock für das Gelingen einer Kultur gelegt wird. <br /> Derzeit werden viele Arzneipflanzen, die als Feinstsämereien gelten, wie zum Beispiel Baldrian und Melisse, noch kostenintensiv als Pflanzkultur angezogen und ausgepflanzt. Um diesen Aspekt der Wertschöpfung zu vergrößern sollen in der vorliegenden Arbeit die Möglichkeit der Einzelung der beiden Feinstsämereien Melisse und Baldrian in zwei verschiedenen pneumatischen Sägeräten führender Hersteller untersucht und die optimalen Parameter für ein Säverfahren mit diesen Kulturen dargestellt werden. Zur Untersuchung der beiden pneumatischen Sägeräte für Feinstsämereien musste ein Prüfstand geschaffen werden, der es möglich macht die kleinen Samen der verwendeten Kulturen sichtbar zu machen und Rückschluss auf das Säergebnis zu ziehen. <br /> Zum Aufbau eines Prüfstandes wurden optische Mikrometer ausgewählt. Zwei in Frage kommende Modelle wurden hinsichtlich ihrer Eignung die Feinstsämereien aufzuzeichnen ausgesucht und auf ihre Genauigkeit überprüft. Mit dem geeigneten Sensor wurde ein Prüfstand zur Aufnahme und Auswertung der Säergebnisse von pneumatischen Einzelkornsäaggregaten aufgebaut und die beschafften Sägeräte wurden mit den Kulturen Melisse und Baldrian untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung bewertet. <br /> Während der Untersuchung der Sägeräte mit den Feinstsämereien stellte sich heraus, dass sich das Ablagebild unterhalb des Säschares mit steigender Geschwindigkeit in seinem Bild von der mehrgipfeligen Gaussschen Verteilung einer Einzelkornsaat hin zu dem einer Exponentialverteilung einer Drillsaat verschiebt. Um dennoch die Ablagegruppen der Säergebnisse zu bestimmen, wurde ein Expectation-Maximization-Algorithmus programmiert um diese automatisch voneinander zu trennen. <br /> Durch die Sensorauswahl war es zusätzlich möglich, nicht nur den zeitlichen Abstand der Samen zueinander zu berechnen, sondern auch deren Position unterhalb des Schares während der Aufzeichnung. Damit ist es möglich einen weiteren Korrekturfaktor zu bestimmen und die Mittelwerte und Standardabweichungen, welche die Genauigkeit der Saatgutablage beschreiben sollen, für eine bessere Aussage zu verfeinern. <br /> Die Ergebnisse zeigten deutlich, dass die Haupteinflussfaktoren auf die Qualität der Ablage die Fahrgeschwindigkeit sowie die Bauform der Abstreifer der Sägeräte sind.

The value of medicinal plants for the purpose of pharmaceuticals for humans in the german market is very high and largely covered by imports from abroad. The imported goods have a price advantage against the domestic products. However, this margin is lower for highquality, well-documented goods. <br /> An important aspect in the beginning of the value chain from the cultivation up to the selling of medicinal plants and products derived from these is the establishment of the plants from the different cultures in the field. <br /> Currently, many medicinal plants being unusual have small seeds, such as valerian and lemon balm, yet they get costly intensive cultured in the greenhouse and planted. Intended to increase this aspect of the margin with lemon balm and valerian in the present work, the possibility of seeding those small seeds with two different single seeding machines build from leading manufacturers were investigated. The optimal parameters for sowing methods with these cultures shall be presented. <br /> To study the two pneumatic single seeders for small seeds at first there was to create a test bench which is able to visualize small seeds and draw conclusions about the seeding results. <br /> To build the test bench, optical micrometers as sensors were selected. Two candidate models were selected to record the small seeds in terms of their suitability and accuracy. With the appropriate sensor, a test bench for recording and evaluation the seeding quality of pneumatic single seeding machines were built. The procured planters were examined with the cultures of lemon balm and valerian and their suitability were evaluated. <br /> During the investigation of the planters with the small seeds it turned out that the seeding accuracy below the coulter decreases with increasing speed. The distribution of the seeds below the coulter shifts with increasing speed from the typical shape of a single seeding machine to the shape of an exponential distribution by a normal drill. <br /> However, to determine the different distribution groups of multiples and misses from the seeding results an Expectation-Maximization algorithm has been programmed to automatically calculate these apart. <br /> Through the selection of sensors, it was further possible not only to calculate the time distance between consecutive seeds but also their position below the coulter during recording. <br /> Thus, it is possible to calculate a correction factor to refine the mean values and standard deviations which are intended to describe the accuracy of seed placement to for a better and extent statement. <br /> The results clearly showed that the main sources of influence on the seeding process of the used seeds and single seeding machines are the driving speed and the design of the scrapers of the seeders.